CN102490280A

CN102490280A - 一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法

Info

Publication number: CN102490280A
Application number: CN2011104116573A
Authority: CN
Inventors: 焦志鹏; 何胜英; 宋立强; 邢玉军; 许建虹; 高润飞; 尚伟泽; 高树良; 沈浩平
Original assignee: Inner Mongolia Zhonghuan Solar Material Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Zhonghuan Solar Material Co Ltd
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及晶体硅切方的方法，特别涉及一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法。本方法采用光电传感器实时监测金刚石线轮直径，并反馈给计算机控制系统；在切方过程中，以修正时间为停机检测时间控制点，即每间隔修正时间，停机将光电传感器记录的线轮直径手动输入到系统显示值中，然后恢复程序，继续切割，反复操作直至切割过程结束。设备控制系统会对线轮转速做出相应调整，使线速向规定速度趋近，从而实现金刚石线切方过程中的实时纠偏。由于运行过程增加实时监测线轮直径、停机手动将监测到的实际直径输入设备系统内等操作步骤，有效避免了金刚石线在切方过程中钢线的断裂，提高了单、多晶方棒的加工质量，同时消除了砂浆切割所带来的环境污染问题。

Description

一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法

技术领域

本发明涉及晶体硅切方的方法，特别是涉及一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法。

背景技术

目前，晶体硅的切方作业大多使用砂线切割，其原理是在硅方棒切割过程中，一定线径钢线的行走带动SIC砂粒磨削硅棒，将其切割为符合要求的硅方棒。使用此方法进行切方作业时，由于切割力受到砂浆供给因素的影响较大，其切割速度始终难以达到一个很高的水平，加工效率低下。特别是在多晶切方作业时，由于多晶锭表面凹凸不平，使砂浆无法均匀顺畅的留下，导致SIC颗粒的沉积，砂浆供给量不足；且在切方过程中，各多晶方棒连接紧密，砂浆无法很顺畅的流入切割刀口内，同样导致砂浆供给不足。同时，砂线切割的方法使用砂浆为主要辅料，切割完成后所产生的废弃砂浆对环境有巨大的污染。

为避免传统的砂线切割方法带来的上述不足，提高硅片的切割效率，减少切割钢丝的消耗成本，人们开始关注金刚石切割线在硅片切割领域的应用。金刚石线切割速度高于超精细钢丝，且断丝率降低，能显著降低晶硅片切割过程中的钢丝消耗成本；此外，由于金刚石切割工艺的原理为钢线上电镀或树脂粘接一层金刚石颗粒，利用钢线上的金刚石颗粒，仅依靠冷却水进行冷却的方法对硅锭进行磨削切割，而不再需要砂浆，因此可以降低废弃砂浆对环境造成的污染；同时金刚石线对切割设备的功率要求也较低。因此人们逐渐尝试引入金刚石线切割工艺进行晶体硅的切方加工。目前，虽已有新型金刚石线切方机问世，但是国内大部分从事硅片生产的企业在过去光伏行业发展处于巅峰期的几年时间里，投资引进了大量的砂浆切方机，若将其全部用金刚石线切方机进行替换，必将造成资源的浪费，因此考虑将金刚石线应用于砂浆切方机上进行晶体硅的切方。

由于目前硅锭切方线网张力在70~90N范围内，而破断力大于这一范围且直径最小的金刚石线线径为0.35mm，因此可用于晶体硅切方的最小金刚石线线径为0.35mm。

砂浆切方设备在切割过程中，通过钢线使用量计算收放线轮直径，通过线轮直径控制收放线轮转动的速度，从而达到收线端和放线端线速度保持一定。所以在切割过程中，放线轮直径逐渐变小，放线轮转动的速度逐渐变大，而收线轮直径逐渐变大，收线轮转动的速度逐渐变小，以使线速度恒定。

若将砂浆切方设备中切割所用0.25mm钢线替换为0.35mm金刚石线，在开始切割的某一较短时间内，由于线径变大，放线端实际线轮直径小于设备理论计算值，因此以设备理论计算线轮直径为基准控制的线轮转速小于线轮实际应该转动速率，这样就会造成放线端线速小于规定线速；而对于收线端，实际线轮直径大于理论计算值，以设备理论计算线轮直径为基准控制的线轮转速大于线轮实际应该转动速率，这样就会造成收线端线速大于规定线速。综上所述，在切割过程中，由于实际线轮直径与系统理论计算值的不同，导致收放线轮转速与实际应该转动速率不同，由它们控制的放线端和收线端的线速也不同，线速难以恒定，且随着切割的进程，当实际线轮直径与理论计算值的绝对差值达到一定值，超出了设备自身系统容错量，就会造成断线。因此，需要对现有切方工艺及砂浆切方设备进行改进。有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有砂浆切方机工艺的不足，提供一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法。采用本方法将实际线轮直径进行实测、纠偏，确保切割过程中线速的恒定，避免断线，即在切割的全过程中，保证实际线轴直径与设备理论计算线轮直径相一致，从而实现金刚石线在砂浆切方设备上的应用。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（一）、在靠近线轮的位置安装监测线轮直径的光电传感器，该光电传感器通过连接杆固定于线管理室中，并通过导线与计算机控制系统连接；

（二）、将金刚石线线轴安装在放线轮位置，并用紧固螺丝锁紧，用游标卡尺测量金刚石线线轮外径，输入切方设备内；然后将空收线轮安装在收线轮位置，同样用紧固螺丝锁紧，测量收线轮外径，输入切方设备内；

（三）、记录实际切割过程中，发生断线时切割的最短时间，规定其为系统容错量所允许的时间范围，称之为修正时间，在硅棒切方过程中，以修正时间为停机检测时间控制点，即每间隔修正时间，停机将光电传感器监测到的线轮直径手动输入到设备系统内，然后恢复程序，继续切割，反复操作直至切割过程结束。

本方法实测金刚石线线轮直径，对设备控制系统进行手动纠偏，保证实际金刚石线线轮直径与设备显示线轮直径基本相一致，确保切割过程中线速的恒定。光电传感器的安装要尽可能靠近线轮，光电传感器将监测到的线轮直径传输到显示屏上。经实测、纠偏，设备控制系统会对线轮转速做出相应调整，使线速向规定速度趋近，从而实现金刚石线切方过程中的实时纠偏。由于运行过程增加实时监测线轮直径、停机手动修复控制系统线轮直径等操作步骤，有效避免了金刚石线在切方过程中钢线的断裂，提高了单、多晶方棒的加工质量。

金刚石线切割过程需使用冷却水对切割线及硅棒进行冷却和冲洗，以冷却水替代砂浆，将冷却水加入到砂浆切方设备循环系统中，在切方过程中对金刚石线及硅棒进行冷却和冲洗。在不需要对设备进行改造的前提下，使其起到冷却和冲洗切割线及硅棒的作用。

本发明所产生的有益效果是：采用本方法加工硅方棒，由原来的普通钢线换为金刚石线，切割速度是原来的两倍，每刀耗时是原来的一半，每台机器每天可多切50颗晶棒，本发明不仅具有较大的产量优势，在硅棒加工质量方面也可以取得较好的效果，此外，本发明方法消除了传统切方方式即“砂浆+裸钢线”所带来的环境污染等问题。同时利用本发明可以成功的将金刚石线引用到传统砂浆切方设备上，而不需要对原砂浆切方设备进行改造，这样可保证切方设备同时具备“砂浆+裸钢线”和“冷却水+金刚石线”两种切割方式，以满足不断变化的光伏产业需求。

附图说明

图1是本发明的切方设备线轮部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，金刚石线用于砂浆切方设备，线轮部分包括放线轮1和收线轮2，本实施例分别在放线轮1和收线轮2的两侧各安装一个光电传感器，共安装四个光电传感器用于监测线轮直径，四个光电传感器分别为光电传感器3、光电传感器4、光电传感器5和光电传感器6。光电传感器的安装要尽可能靠近线轮，光电传感器将感应到的光信号变送为电信号，将监测到的线轮直径值显示于显示屏。从而实现实时监测金刚石线线轮直径，并进行记录。从放线轮1放出的金刚石线经过导轮组7及槽轮组8，实现对硅棒的切削之后，最后回到收线轮2。

本实施例所用金刚石线线径为0.35mm，将金刚石线线轴更换至放线轮位置，并用紧固螺丝锁紧，用游标卡尺（0-300mm）测量金刚线线轴外径，输入切方设备内。然后将空收线轮安装至收线轮位置，同样用紧固螺丝锁紧，测量收线轮外径，输入切方设备系统内。

在砂浆搅拌桶内装入350kg自来水，并按要求进行布线。按照原切割工艺设定设备工艺，将已粘接好的晶锭，按照要求安装至设备切割室内，确认切割位置，然后开始切割。记录实际切割过程中，发生断线时切割的最短时间，规定其为系统容错量所允许的时间范围，称之为修正时间。在硅棒切方过程中，以修正时间为停机检测时间控制点，即每间隔修正时间，停机将光电传感器记录的线轮直径手动输入到切方设备系统显示值中，然后恢复程序，继续切割，反复操作直至切割过程结束。

Claims

1.一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（二）、将金刚石线线轴安装在放线轮位置，并用紧固螺丝锁紧，用游标卡尺测量金刚石线线轮外径，输入设备系统内；然后将收线轮安装在收线轮位置，同样用紧固螺丝锁紧，测量收线轮外径，输入设备系统内；

2.如权利要求1所述的一种金刚石线应用于砂浆切方设备的方法，其特征在于：将冷却水加入到砂浆切方设备循环系统中，在切方过程中对钻石线及硅棒进行冷却和冲洗。